高光譜熒光測試系統(tǒng)在枸杞新鮮判別的應(yīng)用

基本原理：

      熒光是一種光致發(fā)光的冷發(fā)光現(xiàn)象。當某種常溫物質(zhì)經(jīng)特定波長的入射光照射，其分子吸收光能后從基態(tài)進入激發(fā)態(tài)，并且立即退激發(fā)并發(fā)出出射光，原理如圖所示。通常出射光的波長比入射光的波長更長，且多處于可見光波段。

       高光譜熒光測試系統(tǒng)使用高靈敏度、高信噪比、高像素Scoms相機作為探測單元，使用高光譜分辨率的透射式光柵光譜儀，結(jié)合消色差成像鏡頭、內(nèi)置推掃成像結(jié)構(gòu)、內(nèi)置調(diào)焦結(jié)構(gòu)、內(nèi)置Shutter等單元完成采集系統(tǒng)的集成。大功率的氙燈光源作為系統(tǒng)進行熒光信號檢測的光源體，配合光波導(dǎo)、激發(fā)濾光片、勻光棒、反射鏡等結(jié)構(gòu)完成樣品激發(fā)光的傳送，樣品在激發(fā)光的作用下會產(chǎn)生相應(yīng)的熒光（發(fā)射）信號，在高光譜相機前端設(shè)計有熒光濾光片，這樣熒光信號最終被高光譜相機收集到，通過處理分析建模等處理后可獲取需要的熒光光譜和圖像。

測試條件：

高光譜成像儀系統(tǒng)：光譜范圍：400-1000nm，光譜分辨率：3nm，光譜通道：176Bands；積分時間400ms。

激發(fā)光源波長：365nm紫外燈光源，功率100W/個，總功率100W；

疑似熒光信號（范圍）：450nm附近；

圖1  高光譜熒光系統(tǒng)

圖2  不同顏色新鮮枸杞

圖3  不新鮮枸杞（包括半新鮮、干、腐爛等）

先分析干枸杞與變腐枸杞

圖4  不同情況下干枸杞的熒光光譜

從圖4可知：

1、干枸杞熒光信號也分布在455nm附近，與新鮮枸杞比較，在550nm附近沒有波峰，而且整個光譜都隨著新鮮的程度其光譜曲線逐漸下降；

2、干的程度越多，熒光信號越弱。

圖5 高光譜熒光下的干枸杞

再分析新鮮與半新鮮枸杞

圖6 新鮮與半新鮮枸杞熒光光譜

從圖6可知：

1、新鮮枸杞的熒光主波峰在455nm左右，而且新鮮的枸杞在550nm附近也會有一個波峰存在，這個波峰是否和葉綠素等信息有關(guān)？

2、半信息枸杞的熒光主波長位置和新鮮的保持一致（455nm附近），但在500nm以后與新鮮的枸杞比較起來，可能和新鮮的程度有關(guān)聯(lián)，從500nm后的光譜信號曲線逐漸下降，新鮮度高的比新鮮度低的在500-600nm之間的信號會高一些；

3、腐爛枸杞的熒光波峰還是在靠近455nm，但與新鮮和半新鮮的比較起來，在400-450nm之間，其腐爛類的信號明顯低于新鮮和半新鮮的。

圖7 新鮮與半新鮮枸杞的熒光分布圖

圖8 干枸杞、新鮮枸杞、半新鮮枸杞以及不同顏色的枸杞的光譜曲線